Istologia - Biologia Cellulare (PDF)

# CAPITOLO 1 ## ISTOLOGIA L'organismo umano è formato da organi a loro volta costituiti da tessuti e questi da cellule. Nel XVII secolo con l'invenzione del microscopio ottico si comprese che i tessuti sono un insieme di unità strutturali e funzionali che vennero chiamate "cellule". Nacque così l'Is...

# CAPITOLO 1 ## ISTOLOGIA L'organismo umano è formato da organi a loro volta costituiti da tessuti e questi da cellule. Nel XVII secolo con l'invenzione del microscopio ottico si comprese che i tessuti sono un insieme di unità strutturali e funzionali che vennero chiamate "cellule". Nacque così l'Istologia ovvero lo studio dei tessuti sia dal punto di vista strutturale che funzionale cioè sia della forma di cellule e tessuti che del loro ruolo nell'organo di appartenenza. I progressi nel campo della microscopia ottica delle tecniche di fissazione di sezionatura e di colorazione di cellule e tessuti fecero sviluppare notevolmente l'Istologia nel XIX secolo. Nel successivo secolo la costruzione di microscopi con un più elevato potere risolutivo e di un ingrandimento maggiore (microscopio a luce ultravioletta e microscopio elettronico) permise di osservare anche i piccoli organelli all'interno della cellula. In questo Capitolo si accennerà ai principali strumenti di visualizzazione delle cellule e dei tessuti. Nei Capitoli successivi si esamineranno i tessuti umani con le loro principali caratteristiche distintive. Verranno forniti esempi relativi ai tessuti più importanti del nostro organismo con immagini a colori di sezioni istologiche. ## 1.1 STRUMENTI DI INDAGINE IN ISTOLOGIA Data la loro invisibilità ad occhio nudo, cellule e tessuti possono essere studiati solo con l'utilizzo di strumenti con cui osservare un piccolo campione di tessuto ricavandone una immagine ingrandita. Nel microscopio ottico un fascio di luce attraversa il campione; nel microscopio elettronico, invece, si usa un fascio di elettroni. Le principali caratteristiche di un microscopio sono: - il potere di ingrandimento cioè il rapporto tra la dimensione dell'immagine ingrandita e quella dell'oggetto osservato; - il potere risolutivo che è la distanza minima alla quale due punti del campione risultano distinguibili (Tab. 1.1). | | Potere risolutivo | |---|---| | Occhio umano | 1 mm | | | 100 μm | | | 10 μm | | | 1 μm | | Microscopio ottico | 0,25 μm | | | 100 nm | | | 10 nm | | Microsc. Elettr. a scansione | 1 nm | | Microsc. Elettr. a trasmissione | 0,1 nm | **Ad esempio l'occhio umano ha un potere di risoluzione pari a 0,1 mm insufficiente per riuscire ad osservare le cellule quasi sempre più piccole di 0,1 mm. L'unica cellula potenzialmente visibile ad occhio nudo è l'ovocito umano maturo che possiede dimensioni di poco superiori al potere risolutivo dell'occhio stesso.** **La risoluzione, più importante dell'ingrandimento, migliora con l'uso del microscopio elettronico che permette di visualizzare strutture cellulari come gli organelli (vedi Capitolo 2) altrimenti invisibili al microscopio ottico.** ## APPROFONDIMENTI - Nel S.I. l'unità di misura delle lunghezze è il metro (m); tra i sottomultipli il millimetro (1 mm=10^-3 m), il micrometro o micron (1 µm=10^-6 m), il nanometro (1 nm=10^-9 m)). Per i volumi, l'unità di misura è il metro cubo (m³); ricordiamo che un litro equivale a 10^-3 m³. ## 1.2 MICROSCOPIO OTTICO Il microscopio ottico (Fig. 1.1) è formato da un tubo (stativo) che porta le lenti, da un oculare, da un sistema di viti micrometriche per la regolazione della messa a fuoco, da un tavolino porta-oggetti sul quale si poggia il preparato, da più obiettivi intercambiabili, per variare il potere di ingrandimento del microscopio, da una lampada di illuminazione e da un condensatore, per regolare l'ampiezza del cono di luce che attraversa l'oggetto. **Il limite del potere di risoluzione del microscopio ottico è di circa 0,25 µm, cioè quasi 500 volte quello dell'occhio umano e dipende dalla lunghezza d'onda della luce usata.** ## 1.3 MICROSCOPIO ELETTRONICO Il microscopio elettronico presenta molte analogie con un microscopio ottico, ma impiega un fascio di elettroni al posto della luce. Gli elettroni, avendo una lunghezza d'onda molto più corta (in questi strumenti può essere di soli 0,005 nm) rispetto alla luce visibile (circa 400 nm) possono essere concentrati e focalizzati da un campo magnetico (Fig. 1.2). Le prestazioni dello strumento sono potenziate al punto da evidenziare dettagli fino a qualche decimo di nm. **Esistono essenzialmente due tipi di microscopio elettronico: quello a trasmissione (TEM) e quello a scansione (SEM). Il primo necessita di sezioni ultrasottili (spessore dell'ordine dei nm); il secondo permette una visualizzazione delle superfici del campione da analizzare, fornendo immagini dell'oggetto che ne danno una idea di tridimensionalità.** # CAPITOLO 2 ## LA CELLULA ## 2.1 LA MATERIA VIVENTE Gli organismi sono costituiti da materia vivente che si distingue da quella inanimata per la capacità di riprodursi, cioè di dare origine a nuova materia vivente con caratteristiche simili a quella originaria ed anche di rigenerare parti di un organismo. Essa, inoltre, si rinnova continuamente mediante un complesso di reazioni chimiche definito come metabolismo. ## 2.2 CELLULE E TESSUTI Le caratteristiche fondamentali della materia vivente appena descritte sono presenti nella cellula che, pertanto, è la più piccola parte di materia capace di vita autonoma. **Solo dopo l'invenzione del microscopio ottico si riconobbe che tutti gli organismi viventi, uomo compreso, sono costituiti da cellule disposte in strutture ordinate denominate tessuti, studiati, come detto nel precedente Capitolo, dall'Istologia. In alcuni tessuti, le cellule producono una matrice extracellulare (ECM), in cui sono immerse (vedi Capitoli seguenti). Alcuni tessuti (come il sangue e la linfa) hanno una ECM fluida in cui sono contenuti gli elementi cellulari.** **Per vivere e riprodursi la cellula ha bisogno di istruzioni trasmissibili alle cellule figlie. Tali informazioni sono dette informazioni ereditarie (o genetiche), codificate in molecole di acidi nucleici (l'acido desossiribonucleico o DNA e l'acido ribonucleico o RNA).** ## 2.3 COMPOSIZIONE CHIMICA DELLE CELLULE E DELLA ECM L'acqua è la principale componente della materia vivente; una serie di caratteristiche molecole organiche di grandi dimensioni, dette macromolecole oltre a piccole molecole organiche e ioni, contribuiscono a definire la composizione chimica della materia vivente stessa. Le macromolecole si possono classificare in quattro grandi gruppi: 1. proteine, 2. polisaccaridi (o glucidi complessi), 3. acidi nucleici, 4. lipidi (o grassi); essi sono oggetto di studio nei corsi di biochimica. ## 2.4 CELLULE EUCARIOTICHE E CELLULE PROCARIOTICHE Le cellule di tutti gli organismi, siano essi unicellulari o pluricellulari (tra cui funghi, vegetali e animali uomo compreso), contengono una serie di strutture distinguibili già al microscopio ottico (MO); la più grande fra esse è il nucleo, ricco di acidi nucleici come il DNA e l'RNA. La parte di cellula non occupata dal nucleo è il citoplasma che, insieme al nucleo, costituisce il protoplasma. Gli organismi le cui cellule sono dotate di nucleo, contenente i cromosomi, appartengono al dominio degli Eucarioti. Il citoplasma delle cellule eucariotiche (Fig. 2.1) contiene delle formazioni visibili al microscopio elettronico, dette organelli, come: - ribosomi; - reticolo endoplasmatico (liscio e rugoso) fornito di membrana; - elementi del citoscheletro. I batteri formano una categoria di organismi unicellulari ancora più piccoli e semplici, in quanto, ad esempio, nel loro citoplasma non c'è il nucleo. Per questo appartengono al dominio tassonomico dei Procarioti. ## 2.5 LA MEMBRANA CELLULARE Le cellule sono delimitate da una sottile membrana cellulare o membrana plasmatica, invisibile al microscopio ottico ma solo al microscopio elettronico a trasmissione dove appare come una linea continua scura. La membrana plasmatica separa ogni cellula dall'ambiente circostante permettendo e regolando gli scambi tra cellula e ambiente. **La membrana cellulare è ritenuta un mosaico fluido (Fig. 2.2), dove differenti proteine di membrana "galleggiano" o sono immerse in un doppio strato di lipidi polari (soprattutto fosfolipidi), con le code idrofobiche vicine tra loro e le teste idrofiliche disposte verso l'ambiente acquoso esterno ed interno alla cellula.** ## 2.6 COMPARTIMENTAZIONE Il citoplasma è suddiviso in compartimenti da membrane che delimitano cavità chiuse di varia forma tra le quali le più frequenti sono le diverse forme vescicolari, tubulari e cisternali rintracciabili nel reticolo endoplasmatico liscio (REL), nel rugoso (RER), nell'apparato di Golgi, ecc., (Fig. 2.3 e 2.4). # CAPITOLO 3 ## IL CITOSCHELETRO Nel citoplasma risiede il citoscheletro, una complessa rete tridimensionale di polimeri di natura proteica (Fig. 3.1). Paragonabile ad una impalcatura dinamica che sostiene la cellula, il citoscheletro svolge molteplici ruoli quali: 1. mantenere o far cambiare la forma cellulare; 2. dirigere la disposizione degli organelli; 3. fornire una impalcatura che permette alla cellula di resistere alle deformazioni; 4. collegare citoplasma e nucleoplasma alla membrana e questa alla matrice extracellulare (ECM). Il citoscheletro è costituito da microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi. ## 3.1 MICROFILAMENTI I microfilamenti di actina (diametro 7-9 nm) sono formati da due catene destrorse disposte ad elica e dotate di polarità (con una estremità detta + ed una detta -) (Fig. 3.2). Le loro funzioni sono molteplici: - una rete di microfilamenti al di sotto del plasmalemma ne accresce la resistenza, limita la mobilità delle proteine di membrana e regola il traffico di vescicole. - I microfilamenti sono associati al movimento cellulare e alla fagocitosi e possono costituire l'impalcatura che sorregge microvilli e stereociglia. - Interagendo con le miosine, una superfamiglia di molecole che agiscono come motori proteici, danno origine a quelle forze contrattili che causano sia movimenti dell'intera cellula che di sue parti (movimenti degli organelli, fenomeni di citodieresi, modifiche nella forma cellulare). **In particolare, le isoforme muscolari della miosina II formano i miofilamenti spessi dei sarcomeri (vedi il Capitolo sui tessuti muscolari).** ## 3.2 MICROTUBULI I microtubuli sono lunghi e rigidi cilindretti (diametro 25 nm) formati da subunità globulari di α e β-tubulina (Fig. 3.3) dotati di polarità come i microfilamenti. La maggior parte dei microtubuli del citoplasma e del fuso mitotico (Fig. 3.4) risultano instabili (con una emivita di qualche minuto) perché soggetti a continui fenomeni di polimerizzazione e di depolimerizzazione. In tal caso, infatti, sono associati a motori proteici e risultano coinvolti nei movimenti citoplasmatici degli organelli e nella divisione cellulare. **Nelle cellule, sono presenti strutture microtubulari stabili formate da coppie di microtubuli (nell'assonema dello spermatozoo o delle ciglia) e triplette di microtubuli (nei centrioli).** ## 3.3 FILAMENTI INTERMEDI I filamenti intermedi (diametro di circa 10 nm intermedio tra quello dei microfilamenti e dei microtubuli) sono formati da proteine fibrose diverse a seconda del tessuto. Le proteine che li costituiscono si dispongono in modo simmetrico per cui non posseggono polarità come microfilamenti e microtubuli. Il loro è un ruolo prettamente meccanico di sostegno e di trasduzione di forze meccaniche. **Le proteine dei filamenti intermedi formano una superfamiglia divisa in diverse classi, per cui si può affermare che tessuti diversi contengono filamenti intermedi di tipo diverso.** **Ad esempio, le cellule epiteliali esprimono cheratine. I filamenti cheratinici sono dell'epidermide (tonofilamenti) possono collegarsi in fasci (tonofibrille). La vimentina è presente nelle cellule di origine mesenchimale, nell'endotelio, nei leucociti. La desmina è espressa nei tessuti muscolari. Gli oligodendrociti sono privi di filamenti intermedi. I neurofilamenti sono presenti solo nei neuroni e possono legarsi in fasci (neurofibrille). I filamenti intermedi possono associarsi in fasci (tonofibrille, neurofibrille) o in reti tridimensionali, possono collegarsi ai microtubuli ed ai microfilamenti e si connettono alla cisterna perinucleare (vedi il capitolo sul Nucleo) ed al plasmalemma, dove terminano in corrispondenza delle giunzioni aderenti.** ## 3.4 CITOSCHELETRO E ATTIVITA' CELLULARI Il citoscheletro, oltre a presiedere a vari fenomeni come la locomozione cellulare ed ai movimenti interni di organelli (Fig. 3.5), è alla base di fenomeni come la polarità apico-basale delle cellule epiteliali (vedi Capitolo sugli Epiteli) che è regolata, secondo modalità solo parzialmente note, dalla interazione tra citoscheletro e proteine associate alla membrana. # CAPITOLO 4 ## IL NUCLEO Il nucleo (Fig. 4.1) è l'organello più grande della cellula. Contiene il materiale genetico ed il macchinario molecolare necessario alle sue funzioni (duplicazione del DNA, trascrizione e maturazione degli RNA). E' circondato da un involucro nucleare, formato da due membrane, poste l'una di fronte all'altra, che lo separano dal citoplasma. **Il nucleo è in genere unico ma possono trovarsi cellule binucleate, come cardiociti ed epatociti, o tipi cellulari con più nuclei. Se più cellule fondono il loro citoplasma ma non i nuclei, si forma un tipo cellulare plurinucleato detto sincizio; un esempio è la fibra muscolare del tessuto striato scheletrico. Il nucleo può mancare in cellule altamente differenziate, come negli eritrociti dei Mammiferi o nei cheratinociti dello strato corneo dell'epidermide, che per questo possono sopravvivere solo per brevi periodi di tempo.** ## 4.1 CROMOSOMI Il materiale genetico contenuto nel nucleo cellulare corrisponde, nell'uomo, a 46 cromosomi, cioè 46 lunghissime molecole di DNA che, "srotolate", supererebbero 1,8 m di lunghezza. Le singole molecole di DNA sono infatti impacchettate saldamente da proteine basiche, dette istoni, che permettono al nucleo di contenerle. L'insieme di DNA e proteine connesse costituisce la cosiddetta cromatina. ## 4.2 NUCLEOLO All'interno del nucleo, anche al MO si osserva una struttura sferoidale, priva di membrana, il nucleolo. In particolare, è la sede della trascrizione e dello splicing dei geni che codificano per gli RNA ribosomali (rRNA), dell'assemblaggio di questi ultimi con proteine ribosomali per formare le subunità ribosomali, nonché il luogo di produzione dell'RNA transfer (tRNA). ## 4.3 LA DIVISIONE CELLULARE Le cellule somatiche si riproducono grazie alla mitosi, mentre le cellule germinali (spermatozoi ed ovociti) derivano da un differente processo di divisione, la meiosi. Si rimanda ai corsi di Biologia per gli approfondimenti. # CAPITOLO 5 ## IL DIFFERENZIAΜΕΝΤΟ CELLULARE Tutte le cellule dei nostri tessuti derivano da un'unica cellula iniziale, l'ovocito fecondato o zigote. Nel seguente sviluppo embrionale, esso si divide per mitosi successive allo scopo di aumentare il numero delle cellule figlie (blastomeri) da cui deriveranno via via cellule che (a parte alcune eccezioni come globuli rossi, cellule germinali, fibre muscolari, ecc.) conterranno tutte lo stesso corredo genico (genoma) dello zigote ma acquisteranno caratteristiche strutturali (come forma e dimensioni) e funzionali che le faranno apparire anche profondamente diverse tra loro. Questo fenomeno chiamato differen- ziamento cellulare, si spiega perché diversi geni sono attivi in modo diverso nei differenti tipi di cellule che pure li possiedono tutti. Le varie popolazioni cellulari differenziano in modo da formare differenti tessuti. ## 5.1 CELLULE STAMINALI Quasi tutti i tessuti adulti sono capaci di rigenerare le proprie cellule morte o perdute a seguito di lesioni circoscritte grazie a cellule di riserva non ancora differenziate dette cellule staminali. La staminali sono cellule immature, quiescenti e capaci di autorinnovarsi. Sono immature e indifferenziate e possono restare funzionalmente e mitoticamente quiescenti per lunghi periodi; se opportunamente stimolate, sono in grado di dare origine sia a cellule capaci di differenziarsi sia a nuove cellule staminali identiche. **In estrema sintesi, due sono le caratteristiche distintive della cellula staminale: essere in grado di auto-rinnovarsi (dividersi varie volte e restare staminale) e di differenziarsi in vari tipi di cellule (potenzialità differenziativa). La capacità di autorinnovamento (self renewal), permette di mantenere una adeguata riserva di cellule staminali che altrimenti andrebbe perduta con il differenziamento.** **Altre popolazioni cellulari, come i neuroni o i cardiociti invece, perdono la loro capacità mitotica e, se muoiono, non possono essere rimpiazzati in quanto mancano quasi del tutto cellule staminali.** **L'autorinnovamento si ottiene attraverso due diversi meccanismi di mitosi: ** 1. **con la mitosi asimmetrica da una cellula staminale derivano due cellule figlie, una identica alla madre e l'altra capace di differenziarsi;** 2. **con la mitosi simmetrica, alcune cellule staminali si dividono dando luogo a cellule figlie che entrano nel programma differenziativo, mentre altre staminali si dividono dando origine solo a cellule staminali.** **Quelle appena descritte sono definite cellule staminali adulte o d'organo che sono multipotenti, in quanto possono differenziarsi solo negli elementi del tessuto di appartenenza; all'altro estremo troviamo lo zigote e i primi blastomeri che si definiscono staminali totipotenti perché possono originare tutti i tessuti. Le staminali embrionali sono pluripotenti perché possono differenziarsi in tutti i tipi cellulari tranne quelli appartenenti ad annessi embrionali importanti come la placenta.** **Le cellule staminali hanno potenzialità cliniche applicative molto importanti. Tra queste basti ricordare l'uso di trapianti di midollo osseo per trattare le leucemie. Oltre a proliferare e differenziare, le cellule possono anche essere indotte al suicidio cellulare programmato o apoptosi. Questo tipo di morte cellulare è regolata da geni specifici che possono sia indurre che antagonizzare l'apoptosi. L'apoptosi è un mezzo importante per rimodellare tessuti e organi durante lo sviluppo embrionale ma anche durante l'accrescimento corporeo post-natale come durante lo sviluppo in lunghezza delle ossa lunghe.** # CAPITOLO 6 ## I TESSUTI EPITELIALI I tessuti epiteliali sono formati da cellule in contatto tra loro e con scarsissima matrice extracellulare (ECM). In ciò somigliano a mattoni uniti a formare un muro o un pavimento. Si distinguono due grosse categorie di epiteli: di rivestimento e ghiandolari. ## 6.1 Gli epiteli di rivestimento Le loro caratteristiche generali sono riassunte in Tab. 6.1. Grazie ad esse gli epiteli svolgono i loro compiti di frontiera, quali la protezione, la ricezione sensoriale e la regolazione degli scambi (assorbimento o secrezione) fra ambiente esterno ed ambiente interno. In genere, il tessuto epiteliale è adagiato su una membrana basale, una sottile lamina di natura glicoproteica e proteoglicanica che unisce l'epitelio al connettivo. Essa sostiene il tessuto epiteliale, è una barriera filtrante per le molecole nutritizie che dal connettivo vanno all'epitelio e per i prodotti di rifiuto (cataboliti) dell'epitelio diretti in senso opposto. **La maggior parte degli epiteli riveste cavità e superfici corporee, mediante un solo strato o strati multipli di cellule aderenti le une alle altre. L'epitelio è fatto da un singolo strato di cellule piuttosto appiattite laddove serve a garantire la filtrazione o la diffusione (ad es.: negli alveoli polmonari). Dove serve una protezione da forze di abrasione o da altri fattori esterni, gli epiteli sono rinforzati da più strati di cellule (come nell'epidermide).** **Le cellule epiteliali (di forme varie, vedi avanti) formano foglietti stabili, in cui le cellule sono tenute insieme da forze di coesione dovute sia a molecole di adesione (di natura proteica) sia a giunzioni intercellulari (peraltro presenti anche fra le cellule di altri tessuti come, ad esempio, il tessuto muscolare cardiaco o il tessuto osseo). Gli epiteli di rivestimento si usurano e le cellule danneggiate o perdute sono sostituite grazie alle mitosi di cellule staminali presenti nel tessuto.** ## 6.2 SPECIALIZZAZIONI DELLA SUPERFICIE CELLULARE La superficie baso-laterale delle cellule epiteliali è sede di strutture di giunzione intercellulari. Esse comprendono (Fig. 6.1 e 6.2). 1) **le giunzioni occludenti, che sigillano lo spazio tra le due membrane affrontate;** 2) **le giunzioni aderenti, come la zonula adhaerens ed il desmosoma, che uniscono le superfici laterali di due cellule vicine.** 3) **le giunzioni comunicanti o giunzioni gap, le quali, hanno la funzione di accoppiare elettricamente e chimicamente le due cellule vicine.** 4) **gli emidesmosomi, che agganciano la superficie basale della cellula alla lamina basale.** **Giunzioni occludenti.** Sono aree di saldatura tra le membrane plasmatiche di due cellule adiacenti. Proteine di membrana sigillano gli spazi laterali tra le due cellule vicine impedendo il passaggio paracellulare di macromolecole e di soluti vari (Fig. 6.3). **Giunzioni di ancoraggio.** Sono la zonula adhaerens ed il desmosoma. Esse fanno aderire le membrane adiacenti di due cellule vicine, ed interessano anche il citoscheletro. La zonula adhaerens è una giunzione che si estende a nastro per tutto il perimetro della cellula, mentre il desmosoma coinvolge solo aree discoidali localizzate. **Gli emidesmosomi svolgono una funzione simile, unendo il citoscheletro della cellula a componenti della lamina basale (vedi avanti).** **Oltre che negli epiteli, la zonula adhaerens è presente anche nel cardiomiocito. Desmosomi si trovano sia negli epiteli (in numero notevole nell'epidermide, vedi oltre) ma anche in tessuti come quello cardiaco.** **Giunzioni comunicanti (gap junction o nexus).** Prendono il nome dallo spazio extracellulare o "gap" di appena 2 nm che separa le membrane delle cellule vicine. In una giunzione gap, si trova un gruppo di particolari canali proteici, i connessoni (Fig. 6.4). Un connessone è un piccolo canale proteico entro le due membrane di due cellule vicine che ha un diametro di circa 2 nm e che mette in comunicazione diretta le due cellule vicine. **Queste giunzioni, facendo passare ioni e piccole molecole, hanno la funzione di accoppiare elettricamente e chimicamente le cellule adiacenti che possono "dialogare" tramite questi segnali elettrici. Giunzioni gap si trovano anche in altre sedi (tra cellule muscolari cardiache, tra cellule muscolari lisce, tra osteociti).** ## SPECIALIZZAZIONI DELLA SUPERFICIE APICALE La zona apicale, libera, delle cellule epiteliali presenta specializzazioni quali i microvilli, le ciglia, le stereociglia. **I Microvilli** sono estroflessioni immobili della membrana cellulare della superficie apicale (Fig. 6.2 e Fig. 6.5). **Lunghi fino a 1 o 2 µm, hanno uno spessore di soli 100 nm circa per cui sono risolti solo al microscopio elettronico. I microvilli aumentano fino a 30 volte, a seconda del loro numero, la superficie della membrana plasmatica in sedi specializzate nell'assorbimento (epiteli assorbenti, come l'epitelio intestinale).** **Le Ciglia vibratili** sono prolungamenti cellulari mobili rivestiti di membrana, più lunghi (fino a 10 µm) e più spessi (0,2-0,5 µm) dei microvilli e per questo sono visibili al microscopio ottico come ciuffi sporgenti alla superficie degli epiteli delle vie respiratorie (trachea, bronchi, bronchioli) o delle vie genitali femminili (tube uterine) (Fig. 6.6). La motilità del ciglio è dovuta al citoscheletro del ciglio formato da microtubuli disposti a formare la struttura chiamata assonema che si rintraccia anche nel flagello (la coda) dello spermatozoo. **Sono gli emidesmosomi e la lamina basale (Fig. 6.2). I primi sono un tipo particolare di giunzione che fa aderire la superficie basale di una cellula epiteliale alla lamina basale sottostante.** **Quest'ultima è un tipo di ECM formata da un foglietto che si interpone tra epitelio (sia di rivestimento che ghiandolare) e connettivo. Una struttura simile circonda le cellule muscolari lisce e striate, gli adipociti, le cellule di Schwann del tessuto nervoso.** ## APPROFONDIMENTI La membrana basale ha varie funzioni: - ancora l'epitelio al connettivo; - regola la polarità cellulare, la proliferazione, la migrazione, il differenziamento, la forma; - è un filtro molecolare che sbarra selettivamente il passaggio di molecole attraverso di essa; - supporta l'epitelio ed influenza i processi di migrazione durante la riepitelizzazione delle ferite a livello cutaneo. ## 6.3 CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEGLI EPITELI DI RIVESTIMENTO Gli epiteli di rivestimento si possono classificare in base a diversi criteri: 1) **numero di strati cellulari (epiteli semplici o composti);** 2) **forma delle cellule (epiteli pavimentosi, cubici o cilindrici);** 3) **presenza di ciglia sulla superficie libera delle cellule più esterne (epiteli ciliati o non ciliati);** 4) **presenza di uno strato corneo esterno (epiteli cheratinizzati o non cheratinizzati).** **Numero di strati:** - le cellule epiteliali si possono disporre a formare o un unico strato, in cui tutte le cellule poggiano sulla lamina basale e hanno una superficie libera (epiteli semplici o monostratificati), o più strati sovrapposti, in cui solo le cellule dello strato più profondo, o strato basale, poggiano sulla lamina basale e solo quelle dello strato più superficiale hanno una superficie libera (epiteli composti o pluristratificati). - Un caso particolare è costituito dagli epiteli pseudostratificati o pluriseriati, in cui tutte le cellule poggiano sulla lamina basale, ma non tutte sono sufficientemente alte da raggiungere la superficie libera. **Forma delle cellule:** - se la cellula, osservata in sezione ortogonale rispetto alla lamina basale, ha una forma appiattita, si definisce pavimentosa o squamosa; quando le tre dimensioni sono circa uguali, la cellula si definisce cubica o, meglio, isoprismatica, essendo più simile ad un prisma poliedrico che ad un cubo; se l'altezza è molto più sviluppata delle altre due dimensioni (almeno il doppio o il triplo), la cellula è detta cilindrica o, più propriamente, batiprismatica. **Gli epiteli pluristratificati vengono classificati in base alla forma delle cellule degli strati superficiali dato che quelle degli strati più profondi sono sempre di forma pressoché cubica o cilindrica.** **Tenuto conto di tutto ciò, gli epiteli di rivestimento si possono quindi raggruppare nelle seguenti varietà (Fig. 6.7):** 1. **epiteli semplici (pavimentosi, cubici o cilindrici);** 2. **epiteli pseudostratificati;** 3. **epiteli pluristratificati (pavimentosi, cubici o cilindrici).** **Di seguito alcuni esempi dei principali epiteli di rivestimento.** ## EPITELIO PAVIMENTOSO SEMPLICE Lo spessore piuttosto ridotto di questo tipo di epitelio lo rende adatto a facilitare il passaggio per diffusione di metaboliti e molecole gassose. Negli alveoli polmonari, ad esempio, un epitelio pavimentoso semplice fa da sottile barriera tra l'aria alveolare ed il sangue dei sottostanti capillari (Fig. 6.8). ## EPITELIO CILINDRICO SEMPLICE E' un tipo di epitelio formato da un singolo strato di cellule prismatiche di altezza pari a 2 o 3 volte la larghezza. L'epitelio cilindrico semplice non ciliato è presente nella mucosa dell'intestino tenue (Fig. 6.9) dove svolge la duplice funzione di assorbire l'acqua e le molecole derivanti dalla digestione del cibo e di costituire una barriera protettiva per i sottostanti tessuti. **Un ulteriore aumento di superficie assorbente è ottenuto dalla presenza, sulla superficie apicale degli enterociti, le cellule assorbenti dell'intestino, di microvilli (Fig. 6.5). Il compito di proteggere la mucosa da una eventuale autodigestione è svolto dallo strato di muco prodotto dalle cellule mucipare o caliciformi (così chiamate per via della forma a calice, Fig. 6.9), che sono vere e proprie ghiandole unicellulari intersperse nell'epitelio di rivestimento. Il muco, prodotto anche da ghiandole mucose pluricellulari che sfociano nel lume intestinale, lubrifica la parete intestinale così che le particelle solide in transito possano scivolare senza provocare abrasioni ed intrappola i potenziali agenti patogeni invischiandoli in aggregati che possono essere espulsi all'esterno.** **Circa 5 giorni è la durata di vita di un enterocito che poi muore e si stacca dall'epitelio. Il rinnovamento è possibile grazie ad una riserva di cellule staminali localizzate nel fondo di ghiandole tubulari semplici annesse alla mucosa intestinale.** ## EPITELIO CILINDRICO PSEUDOSTRATIFICATO Qui tutte le cellule poggiano sulla lamina basale ma, avendo altezza diversa, non tutte raggiungono la superficie libera. Nelle sezioni istologiche, i nuclei si localizzano così a differenti altezze, portando l'osservatore a concludere erroneamente che si tratti di un epitelio pluristratificato. Per la sua caratteristica struttura viene definito pseudostratificato (Fig. 6.10). **Le cellule più basse presentano i caratteri delle cellule staminali, capaci di dividersi e sostituire quelle perdute. Anche questo epitelio si presenta nelle due varianti non ciliata e ciliata, rintracciabile nella mucosa nasale (Fig. 6.10), tracheale e bronchiale.** ## EPITELIO DI TRANSIZIONE Un tipo particolare di epitelio è rappresentato dall'epitelio di rivestimento delle vie urinarie (calici, pelvi, uretere, vescica e parte dell'uretra) anche detto urotelio (Fig. 6.11). L'urotelio possiede la proprietà di adattarsi alle variazioni della superficie interna dell'organo dovute alle variazioni di volume dell'organo, per cui la vescica piena di urina ha una superficie interna maggiore della vescica vuota e, di conseguenza, l'epitelio deve distendersi e diventare più sottile. Questa proprietà dell'urotelio, denominato perciò anche epitelio di transizione, è dovuta alle cellule superficiali che, per coprire quelle basali, modificano la loro forma in risposta al grado di riempimento dell'organo (Fig. 6.11). L'urotelio forma una barriera impermeabile all'urina ed alle molecole, ioni e cataboliti tossici in essa disciolti, barriera alla cui formazione concorrono le giunzioni cellulari occludenti. ## EPITELIO PAVIMENTOSO PLURISTRATIFICATO Circa dieci file di cellule si organizzano in tre strati. Le cellule dello strato basale, in una sola fila, hanno forma cubica o cilindrica. Le cellule del secondo strato, ricche di desmosomi come quelle del primo strato e disposte in tre o più file, assumono forme poliedriche irregolari sempre più piatte man mano che si procede verso la superficie libera, per appiattirsi fortemente nelle due o più file di cellule dello strato più esterno. Il tutto forma una lamina di tessuto molto resistente alle forze meccaniche esterne od agli agenti fisici, chimici e biologici. Le cellule dello strato basale proliferano e si spostano, differenziandosi, verso gli strati superiori: qui rallentano il metabolismo, smettono di dividersi e sostituiscono le cellule più superficiali che vengono via via perdute. La superficie di separazione tra l'epitelio pluristratificato ed il sottostante connettivo non è piana, ma è irregolare con sporgenze tanto da parte dell'epitelio (creste epiteliali) che del connettivo (papille connettivali). Creste e papille, unendosi ad incastro, aumentano la superficie di contatto tra i due tessuti (Fig. 6.12) migliorando sia l'adesione e la resistenza meccanica che l'efficienza degli scambi metabolici tra connettivo (vascolarizzato) ed epitelio (privo di vasi sanguigni). Gli epiteli che rivestono superfici esterne del corpo bagnate da secrezioni liquide (ad esempio, la superficie della cornea e delle mucose della vagina, della bocca, della faringe, dell'